[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） M`K]g&57hL  
-V;Y4,:c  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 rfVQX<95=/  
7+f6?  
1. 线栅偏振片的原理 ZqrS]i@$  
Mj1f;$  
2. 建模任务 aHu0z:  

8/j|=Q,5  
r
ezp7  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 QAx9W%  
 偏振元件的重要特性： :k?`gm$  
 偏振对比度 0J/yd  
 透射率 a]fFR~OY  
 效率一致性 @yb'h`f]  
 线格结构的应用(金属) 7/a7p(   
U[3w9  
3. 建模任务： Xj+_
"0 #  
X@[5nyILf  
4. 建模任务：仿真参数 \^,J
h|T  
y "+'4:_  
偏振片#1: _Jg#T~  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 lz>00B<Z  
 高透过率(最大化) 7.VP7;jys  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 8K9HFT@yV  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) W=A0+t%XC  
偏振片#2: aNKw.S>  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 sx azl]
 
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 jt}oq%Bf  
 光栅周期：100nm ]\K?%z
  
 光栅材料：钨 H0inU+Ih  
pD[&,gV$  
5. 偏振片特性 6R^F^<<  
Txo{6nd/  
 偏振对比度：(要求至少50:1) p_BG#dRM  
"2%R?  
p*jU)@a0  
{@L{l1|0  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >F^$ ' b]  
3(J>aQZuI  
z =H?@z  
**__&Xp1  
6. 二维光栅结构的建模 OQ2G2>p  

B/3~[ '  
Q(N'Oj:J  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 r)>'cjx/  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 .(Ux1.0C  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 0y<9JvN$9  
Mz$qe  
#]+BIr`  
,B;mG]_  
7. 偏振敏感光栅的分析 ?z M  

o/
,%rA4  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 GB `n  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) jN{k }  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 8bMw.u=F  
8. 利用参数优化器进行优化 RgFpc*.T  

o"RE4s\G~r  

oIOeX1$V  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ! weYOOu  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 7Y~5gn  
 在该案例种，提出两个不同的目标： kKbbsB  
 #1:最佳的优化函数@193nm !^L}LtqHI  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 QP<P,Bi~  
.Sw4{m[g  
9. 优化@193nm k(>J?\iNW  
q{*[uJ}Xc"  
 初始参数： _`QMEr?  
 光栅高度：80nm ,agkV)H  
 占空比：40% O+XQP!T  
 参数范围： a&[[@1OY  
 光栅高度：50nm—150nm "AJ>pU3  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _kOuD}_|
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 (1{OQ0N+x  
"OUY^ cM  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (ce)A,;  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 b,HXD~=  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 j }^?Snq  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 /s)It  
Tz&cm=  
10. 优化@193nm结果 !Y^$rF-+  
4byh,t  
 优化结果： Dh{P23}  
 光栅高度：124.2nm Jz;`L3m  
 占空比：31.6% <0`"vPU  
 Ex透过率：43.1% &U.y):  
 偏振度：50.0 &n6 |L8  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 :i
?c  
F+xMXBD@>*  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 \<%FZT_4~  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 8v;T_VN  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 I GcR5/3  
< R@&<E6  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 R<h0RKiM@  
9D%~~~ %b  
Eh_[8:dK  
 初始参数： #@5 jOi  
 光栅高度：80nm a~tBgy+9  
 占空比：40% t.O4-+$ig  
 参数范围： y7*^H  
 光栅高度：50nm—150nm 5o(=?dXm4  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) v g tJ+GjN  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ;rF:$37^  
tK <)A)  
 优化结果：  93`  
 光栅高度：101.8nm ?~VevD  
 占空比：20.9% V
KrKA71Z~  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） K&Q0]r?  
 偏振对比度：50.0 R?%|RCht1  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 D3 E!jQ1  
;#"`]khd  
12. 结论 \@n/L{}(@  
`Sj8<O}  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) /%N~$ &wW  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 %^E>~  
(如Downhill-Simplex-algorithm) U(qM( E  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 0$49
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QQ：2987619807 BQ&h&57K